基于花岗岩孤石发育地区桩基勘察技术优化的探讨

余舒超

广州市设计院集团有限公司 广东广州 510000

摘要：随着我国工程建设的发展，桩基工程已在建设中发挥出重要作用，根据工程建设特点及场地条件做好岩土工程勘察，是当前桩基工程的首要任务。花岗岩作为我国岩土的主要结构成分，在全国范围内呈广泛分布状态，而花岗岩地区风化层分布常伴随着数量可观的孤石，直接施工极易造成施工器材的损坏，或对施工人员人身安全产生隐患，延误工期。因此，需对花岗岩孤石发育地区进行目标地层的勘察处理，优化相关勘察技术，确保孤石勘察的准确性。

关键词：花岗岩；孤石发育地区；桩基勘察；技术优化

引言：

花岗岩孤石发育地区由于孤石离散性大、空间分布不规律、埋藏深度不确定等特点，为勘察工作带来很大困难，也为工程建设施工带来严重的危害与隐患，如会造成浅地基基础不均匀出现沉降，危害建筑结构安全，对桩基的影响则体现在阻碍设备掘进，造成断桩或桩身破坏等问题，影响桩基质量。针对此种较突出的不良工程地质现象，需积极优化桩基勘察技术，清楚判断孤石的总体分布及走向规律，为进一步工程设计和施工提供可靠依据。

1花岗岩孤石发育地区的成因及分布规律

1.1形成原因

我国花岗岩岩体虽占国土面积的9%，作为主要岩土组成，在我国东南沿海地区常见大面积的裸露花岗岩岩体，然而受到环境等因素的影响，花岗岩成分中的碱性长石及石英等，极易受矿物各向异性排列及裂隙分布影响，形成风化不均的残留体，即为孤石雏形。虽然孤石是较为常见的风化现象，但花岗岩的球状风化物存在，会使地质软硬不均，造成施工困扰，影响工程建筑稳定性。而花岗岩孤石发育地区的形成原因可总结如下：（1）人工花岗岩废弃回填引发的孤石现象。（2）洪积土层中存在着诸多山洪搬运过来的孤石。（3）花岗岩在化学风化和物理风化作用下，自然形成的分布不均匀的孤石。

1.2分布规律

花岗岩孤石发育地区多呈离散性分布，且空间特性不规律，埋藏深度不确定的特点，现针对花岗岩进行垂直风化剖面分析，总结其分布规律如下：（1）孤石主要集中于花岗岩的全风化带或强风化带中，由于残积土层较薄，因此出现孤石的概率较小。（2）通过垂直剖面可观察到，随着深度的增加，孤石密度呈减少排列，但深度越大，发现孤石的体积就越大，可概括为“上多下少、上小下大”的分布规律特性。（3）根据孤石形成原因，孤石大小会随着风化程度的增加而变小，数量则会随着风化程度增加而增多。

2花岗岩孤石发育地区常用的勘察技术

2.1钻探技术

国内对于花岗岩孤石发育地区的勘察技术最常见的是钻探技术。主要是同构钻探获得岩土层的数据指标，可取样分析判断各岩土层的性质。为保证快速、准确地勘察出孤石分布情况，应采取针对性强的钻探方法，优化钻进工艺来提升岩芯采取率，并注意钻探过程中的漏水情况，以判断岩芯有无裂隙，便于对该区域的地质进行综合性判断。现阶段常用的提高孤石判别准确度的方法有：（1）岩层顶板标高判别法。主要通过类比相邻钻孔基岩顶板高程判断。因孤石顶面埋深会明显高于附近基岩面，当附近地表地势平缓且相邻钻孔高程相差不大时，突然出现钻孔至基岩面升高的情况，常见可出现数米或几十米的差距，大概率是孤石。可尝试钻穿判断其为孤石的准确性，与风化陡坎做出区分。（2）基岩风化层序类比法。花岗岩的风化带分布状况具有一定性，自上而下的顺序为残积土层、全风化层、强风化层、中风化层、微风化层，由于孤石多分布于全风化层和强风化层，少分布于残积土层，若钻探过程中穿过残积土层后直接是微风化层，则大概率下部有孤石。（3）岩芯裂隙发育判别法。采用正常手段提取出的岩芯，会存在少量裂隙发育，但孤石本就是母岩中分离出的极为坚硬的部分，自身往往不存在裂隙，若提取出的岩芯无裂隙，则为孤石的可能性较大，可用于孤石分布的初步判断。（4）地表孤石分布状况类比法。在地表原始地貌未被破坏的前提下，地下黄岗岩孤石分布状况与地表孤石分布呈相对应估计，即地面裸露大量孤石时，对该区域进行钻探往往也会发现较多孤石分布状况，反之亦然。（5）钻进状态分析法。采用钻机钻进技术进行勘察，钻进速率往往会随着风化程度的降低而变慢，若遇到孤石，由于孤石无根特点，钻头易在孤石表面发生打滑现象，导致钻机剧烈抖动。或出现钻穿孤石钻进速度突增的情况，极易导致钻杆掉钻等现象的发生。（6）钻孔密度及入岩深度控制法。此法适用于揭露孤石的厚度，当数个钻孔揭露区域存在孤石时，可适当加密钻孔，形成一桩一孔的分布，用于揭示和计算孤石的厚度，并依照预测的孤石厚度，控制和加深入岩深度。另外，对花岗岩地区进行钻探过程中，应注意对周围场地及岩体资料的收集，用于确定钻孔位置。

2.2物探技术

物探法主要是借助物理原理对地质进行勘测，确定地质岩层结构和岩性，工程建设施工中常用的物探手段有：（1）跨孔高密度电法。借助花岗岩孤石与周围土体的介质密度差异，利用电性测量判别孤石。（2）孔中雷达法。由于地质中孤石与其他土体的导电性、介电性不同，可利用雷达发射超高频短脉冲电磁波的反射功能进行探测，可直接钻孔入地，避免地面电磁干扰，判断孤石与其他矿石的分布。（3）跨孔法电磁波CT法。利用无线电波在钻孔内的信号发射与接收，判断地下土层介质。可用于对残积土层和全风化层的探测。（4）探地雷达法。此法需利用到雷达的高频宽频带电电磁波，并配备天线接收来自地下介质界面的反射波，此种方法虽具有较高工作频率，但由于岩土结构的不均匀性，获得的图像要比理论更为复杂，且受环境影响较大，后期利用中需提高判别的准确性。物探技术由于成本低、功效高的优点，且不用取样，常与钻探相配合使用。

2.3综合方法

由于花岗岩孤石发育地区复杂的分布状况，使用单一的勘察手段难以得到全面的准确的信息，为避免对后期工程建设的影响，可采用多种手段综合使用的方式，对工程用地进行资质调绘，并采用钻探和物探相结合的方式，对工程区域的地下孤石分布状况进行勘察和分析，既可节约成本，又能缩短勘探时间，并减少现场钻探的工作量，提高桩基勘察技术的准确性。

3花岗岩孤石在桩基施工中的利用

在花岗岩孤石发育地区进行桩基施工，想要穿越孤石需要耗费大量时间，导致整体工程项目成本增加，不利于工程项目的开展。但根据《建筑地基基础设计规范》要求，地基桩底应力扩散范围内应无岩体临空面。为解决孤石问题，国内工程设计师研究若将桩头嵌入体积巨大的孤石中，可否满足地基承载力要求。根据数据研究分析得出，若孤石横截面直径大于等于桩柱直径，或可尝试将孤石作为桩端扩大头。但孤石作为桩端扩大头的可行性还有待长期评估，另需确定孤石的形态及尺寸，确保其可靠性。要从以下几点进行可靠性判定：（1）钻机遇孤石后是否出现严重偏孔或抖动现象，孤石是否出现打滑下沉，严重偏孔或抖动现象可说明孤石横截面可能小于纵截面，打滑则说明可能尺寸较小，均不适合作为桩端扩大头。（2）还要经过系数计算测定。若计算得去桩端扩大头直径为D，则需对孤石钻入D深度，查看是否钻穿，未钻穿的孤石方能满足桩端承载力。综上，当孤石厚度够大时，可作为桩基扩大端使用，满足工程承载力要求，还可缩短工期。

结束语：

对花岗岩孤石发育地区进行勘察，可从综合经济合理性、工程安全性、工期等方面选择适宜的勘察方法，确保能够准确地判定工程施工中孤石存在情况，并利用桩基钻孔施工，判定孤石的基本信息，全面评估孤石会对工程建设造成的影响。

参考文献：

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